Synthesis and study of recyclable elastomeric network
Synthèse et étude de réseaux élastomères réticulés réversiblement
Résumé
This work focuses on the synthesis and characterization of reversibly crosslinked polyisoprene and polybutadiene and their potential recyclability. To this end, long chains of 1,4-cis polydienes have been degraded in a controlled manner in order to obtain telechelic polymers with low viscosity. In a second step, these low molar mass polydienes were chemically modified either along the backbone or at the chain-end of the polymer in order to obtain reactive functions. The thus obtained hydroxyl functions have been used as an anchor point for the grafting of furan functions. The addition of a bis-maleimide compound to the liquid polymer led to the formation of thermo-reversibly crosslinked elastomer thanks to the Diels-Alder reaction between the furan and the maleimide groups. The obtained materials have the behavior of a crosslinked elastomer, stable in a wide temperature range (-80 °C to + 130 °C). The mechanical properties of these elastomers (Young's modulus, strain / elongation at break, rubber modulus) can be easily modulated by modifying several parameters such as chain length, crosslinking density or crosslinking site along the chains. The recyclability of the materials was shown as no properties loss was observed even after 5 cycles of recycling. Finally, by changing the furan groups by ureidopyrimidinone groups (UPy), the reversibly crosslinked material obtained through hydrogen bonds possessed a totally different behavior with a particular supramolecular organization, induced by the assembly of the UPy groups.
Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation d’élastomères réticulés réversiblement à base de polyisoprène et polybutadiène en vue de leur possible recyclage. Pour se faire, de longues chaines de polydiènes 1,4-cis ont été dégradées de manière contrôlée afin d’obtenir des polymères à faible viscosité. Dans un second temps, ces polydiènes ont ensuite été modifiés chimiquement soit le long ou soit aux extrémités des chaines afin d’obtenir des fonctions réactives de type alcool. Ces fonctions hydroxyles ont ensuite servi de point d’ancrage pour le greffage de fonctions furanes. L’addition d’un composé de type bis-maléimide au polymère liquide a alors conduit à la formation d’élastomère réticulé thermo-réversiblement grâce à la réaction de Diels-Alder entre les groupements furanes et maléimides. Les matériaux ainsi obtenus se comportement comme un élastomère réticulé stable dans une large gamme de température (- 80 °C à + 130 °C). Les propriétés mécaniques de ces élastomères (module de Young, contrainte/élongation à la rupture, module caoutchoutique) peuvent être facilement modulées en modifiant plusieurs paramètres comme la longueur des chaines, la densité de réticulation ou le lieu de réticulation (bout des chaines ou le long des chaines. La recyclabilité des matériaux a ensuite été montrée, aucune perte de propriétés n’a été observée même après 5 cycles de recyclage. Enfin, en changeant le type de liens réversibles par des groupements ureidopyrimidinones (UPy), nous avons observé que le matériel réticulé réversiblement par liaisons hydrogène obtenu possédait une organisation supramoléculaire particulière, induite par l’assemblage des groupements UPy.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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